城郊生活污水處理工藝探討
——以鄭州市西流湖流域生活污水治理為例

鄭州市環(huán)境保護科學研究所 朱偉芳 任亞可 許丹丹

城郊生活污水處理工藝探討
——以鄭州市西流湖流域生活污水治理為例

鄭州市環(huán)境保護科學研究所 朱偉芳 任亞可 許丹丹

鄭州市西流湖區(qū)域目前分布14個行政村、68個村民組，共計約5.91萬人，涵蓋二七區(qū)侯寨鄉(xiāng)、馬寨鎮(zhèn)、中原區(qū)須水鎮(zhèn)、航海西路辦事處、中原西路辦事處和高新區(qū)石佛鎮(zhèn)。經(jīng)調(diào)查，湖區(qū)周邊行政村大都處于建成區(qū)外，相應配套市政雨污水管設施不完善，致使西流湖區(qū)域周邊村民生活污水直接排入河道和湖區(qū)。按照該區(qū)域居住人口約5.91萬人算，西流湖流域周邊的居民每天生活污水總排放量約4020～6620t，約占鄭州市生活污水年排放總量0.57%～0.94%。根據(jù)鄭州市城市總體規(guī)劃，西流湖流域已經(jīng)逐步成為鄭州市建成區(qū)的重要組成部分，因此，加強農(nóng)村生活污水收集、處理與資源化設施建設是建設社會主義新農(nóng)村對水利工作提出的新任務。

一、處理工藝選擇

村鎮(zhèn)污水處理工藝的選擇通常要考慮當?shù)氐慕?jīng)濟承受能力、管理水平、污水處理的規(guī)劃要求、占地面積、地形地勢、氣候條件、排水狀況、受納水體狀況以及污水再利用等幾方面。西流湖流域污水規(guī)劃通過市政污水管網(wǎng)收集后進入五龍口城市污水處理廠集中處理。目前，由于該區(qū)域市政污水管網(wǎng)尚未全面鋪設，湖區(qū)周邊部分村民生活污水直接排入河道，污染水體。經(jīng)現(xiàn)場查看，該區(qū)域生活污水排污口共有38處，根據(jù)該區(qū)域生活污水排放特點，結合自然環(huán)境條件，污水處理工藝應選擇技術可行、出水穩(wěn)定達標、投資少、見效好易于管理的適宜處理工藝。結合鄉(xiāng)鎮(zhèn)工程的建設經(jīng)驗，對該區(qū)域農(nóng)村生活污水處理提出如下幾種工藝類型建議，即無動力地埋式多級厭氧生活污水處理系統(tǒng)、生活污水凈化沼氣池、農(nóng)村生活污水一體化處理技術、人工濕地和集中污水處理系統(tǒng)+深度處理組合工藝進行比選。

1.地埋式無動力生活污水處理系統(tǒng)。地埋式無動力生活污水處理裝置（UUAR）采用生活污水自流的方式，應用厭氧生物膜技術及推流原理，采用內(nèi)充固定空心球狀填料的地下厭氧管道式或折流式反應器裝置為處理設備，利用附著于空心球狀填料內(nèi)外表面或懸浮的專門馴化專性厭氧或兼氧微生物去除生活污水中的有機污染物和部分氮磷，從而達到凈化生活污水的目的。該系統(tǒng)具有工藝簡單，無能量損耗，占地面積小，無需專人管理等優(yōu)點。該工藝的局限性表現(xiàn)在：反應系統(tǒng)對大水量沖擊敏感，暴雨對其的影響極大，北方建設項目考慮防凍因素，需增加投資成本。

2.生活污水凈化沼氣池。生活污水凈化沼氣池是一種小型分散式污水處理裝置，是在化糞池和沼氣池的基礎上發(fā)展起來的，采用厭氧消化加兼氧過濾的處理模式。生活污水中大部分有機物經(jīng)厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生沼氣，發(fā)酵后的污水進入兼性消化過濾池，部分未分解的有機物得到進一步降解。沉淀下來的部分有機質(zhì)和活性污泥回流到厭氧發(fā)酵池內(nèi)提高厭氧發(fā)酵的效果，將達到凈化處理的目的。該工藝具有投資省、運行無需能源支持、便于管理、能產(chǎn)生沼氣等優(yōu)點。該工藝的局限性表現(xiàn)在：以沼氣利用為目的，出水水質(zhì)差，不能有效去除氮磷，且不能進行中水回用，因此不滿足達標排放要求。此外，該技術僅對處理冬季地下的水溫保持在5℃以上且有畜禽養(yǎng)殖廢水及種植廢水比較有效。

3.農(nóng)村生活污水一體化處理技術。一體化生活污水處理是近兩年來應用較多的小型污水處理工藝，以A/O生化工藝為主，集一沉池、I/II級接觸氧化池、二沉池、污泥池于一體，使生物降解、污水沉降、氧化消毒等工藝于一體，具有占地少，出水水質(zhì)穩(wěn)定，污泥產(chǎn)量少，抗沖擊能力強，易于管理等優(yōu)點。

處理技術的局限性表現(xiàn)在：處理水量不宜過大，地下設備如鼓風機、水泵等在雨季或操作不當時易受到破壞，而且工程施工要求技術較高。

4.人工濕地。人工濕地是20世紀70年代末發(fā)展起來的一種污水處理技術，興起于美國、澳大利亞、荷蘭、丹麥、英國等國家。人工濕地是由人工建造和控制運行的與沼澤地類似的地面，將污水、污泥有控制地投配到經(jīng)人工建造的濕地上，污水與污泥在沿一定方向流動的過程中，主要利用土壤、人工介質(zhì)、植物、微生物的物理、化學、生物三重協(xié)同作用，對污水、污泥進行處理的一種技術。具有較強的氮磷處理能力，出水水質(zhì)好，運行維護方便，管理簡單，投資及運行費用低等優(yōu)點。

該工藝的局限性主要表現(xiàn)在：

（1）土地的可利用性是制約因素。人工濕地的除污染負荷率只有常規(guī)處理的1/10甚至幾十分之一，占地面積龐大，西流湖流域土地資源十分緊張，因而無法利用。

（2）氣候條件是影響人工濕地有效運行的最重要因素。西流湖流域地處北方地區(qū)，冬季降溫致使植物死亡和微生物死亡必然導致運行效率降低。

（3）對周圍土壤有滲透作用，會造成地下水污染。

5.集中污水處理系統(tǒng)+深度處理組合工藝。傳統(tǒng)集中生活污水處理方法是建立集中式管網(wǎng)收集系統(tǒng)和大型污水處理廠，該工藝是在傳統(tǒng)集中污水處理基礎上對污水進行深度處理。整個工藝由預處理，生化處理，反應+沉淀處理，強氧化消毒處理，過濾系統(tǒng)和污泥處理等幾部分組成。該工藝將一定區(qū)域內(nèi)農(nóng)戶產(chǎn)生的污水集中收集處理，采用A/O+生物濾池+二氧化氯消毒工藝，首先進行生物脫氮除磷，然后用曝氣生物濾池工藝進一步進行深度處理，最后選用二氧化氯進行消毒。

（1）預處理。包括閘門流量控制、機械格柵除物、集水池等。其中機械格柵可除去污水中的大顆粒狀和纖維狀雜質(zhì)，集水池通過其自身的容積與預曝氣對水質(zhì)水量進行調(diào)節(jié)，使部分有機物得到降解，此外，集水池的預曝氣，也可去除部分細微顆粒物和懸浮物。

（2）生化處理。生化部分是整個系統(tǒng)的核心，包括缺氧池和好氧池。缺氧池內(nèi)設空氣攪拌，控制DO≤0.5mg/L，在水解菌等異養(yǎng)生物及其他微生物作用下進行水解反應，使水中的大顆粒物質(zhì)分解成小顆粒物質(zhì)，難降解物質(zhì)分解成易降解物質(zhì)，從而滿足了生化處理要求。好氧池以生物膜法為主，兼有活性污泥法的生物處理裝置，通過回轉式鼓風機提供氧源，采用聚乙烯彈性填料作為生物膜載體。好氧池采用穿孔布氣裝置，該裝置具有氣泡細，氧利用率高，布氣均勻等特點。好氧池出水通過回流泵回流部分污水至缺氧池處理，形成有利于硝化細菌與反硝化細菌生長所需要的有利環(huán)境，從而使A/O系統(tǒng)具有顯著的除氮效果。系統(tǒng)除能很好去除COD、BOD外，更主要能適應目前對除磷除氮的要求，效果明顯優(yōu)于目前常規(guī)的處理工藝。

（3）沉淀處理。污水經(jīng)生化池去除大部分有機污染物后，進入沉淀池并且投加除磷劑與助凝劑，進行固液分離，沉淀池污泥提升入污泥池。

（4）生物濾池。經(jīng)生化處理與沉淀處理之后的污水再經(jīng)過生物濾池過濾除去細小的顆粒雜質(zhì)與吸附水中微量的有機污染物，最終出水水質(zhì)可以達標排放。

（5）強氧化（消毒）處理。過濾器出水進入強氧化池后，投加ClO2消毒，有效氯投加量為15mg/L，目的在于將水中可能超標的氮類予以氧化去除，同時兼有殺菌消毒的作用。

（6）污泥處理。系統(tǒng)產(chǎn)生的剩余污泥量較少，為保證剩余污泥量的穩(wěn)定，防止磷的釋放，在污泥池內(nèi)先進行微氧充氣攪拌，然后由污泥泵提升至帶式污泥脫水機進行脫水處理，濾液再回流至集水池處理，泥餅清理外運。

該工藝具有占地面積小、出水水質(zhì)好、抗沖擊能力強、處理費用低、能耗低、運行安全可靠等優(yōu)點。出水水質(zhì)可達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）表1一級A標準，即COD≤50mg/L，BOD5≤10mg/L，SS≤10mg/L，氨氮≤5（8）mg/L。

二、結論和建議

近期，筆者根據(jù)實地調(diào)查，對西流湖區(qū)域生活污水的特點及組成有了一定的了解，總的說來，該區(qū)域生活污水的主要特征有：

1.人口分布較為分散，管網(wǎng)收集系統(tǒng)不健全，粗放型排放。

2.用水量標準較低，排放量小。

3.水質(zhì)及水量隨季節(jié)、晝夜波動較大。

4.含部分工業(yè)廢水，污水成分復雜，經(jīng)現(xiàn)場取樣分析，污水檢測值均超過景觀水控制指標1倍至數(shù)倍。

5.COD、氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)含量較高，污水可生化性好。

集中污水處理系統(tǒng)+深度處理組合工藝與其他處理技術相比，具有出水水質(zhì)好，抗沖擊能力強，運行安全可靠、便于管理等優(yōu)勢，同時也遵循了節(jié)能化原則，因此更適用西流湖流域農(nóng)村生活污水處理。此外，由于地區(qū)季節(jié)性缺水比較嚴重，在對農(nóng)村生活污水處理的同時，還要充分考慮污水回用的可能性，可再生水可用作各類作（植）物的灌溉用水、景觀或環(huán)境用水，實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。